Microsoft word CHUYÃ−N ä’ổ 6 QUANG hể GHÛP

Microsoft Word CHUYÃ−N Ēổ 6 QUANG Hể GHÛP doc Phần 1 Chuyên đề 6 QUANG HỆ GHÉP A TÓM TẮT KIẾN THỨC I KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI Quang hệ ghép là tập hợp từ hai quang hệ (gương, lưỡng chất, bản mặt so[.]

Phần Chuyên đề QUANG HỆ GHÉP A TÓM TẮT KIẾN THỨC I KHÁI NIỆM – PHÂN LOẠI - Quang hệ ghép tập hợp từ hai quang hệ (gương, lưỡng chất, mặt song song, lăng kính, thấu kính…) trở lên ghép với - Có hai cách ghép: ghép sát (khoảng cách hai quang hệ liên tiếp 0) ghép cách quãng (khoảng cách hai quang hệ liên tiếp khác 0) II QUÁ TRÌNH TẠO ẢNH QUA QUANG HỆ GHÉP - Quá trình tạo ảnh qua quang hệ ghép tuân theo nguyên tắc: ảnh quang hệ trước vật quang hệ - Mối quan hệ vị trí ảnh – vật hai quang hệ kế tiếp: d  l  d1  6.1 (l khoảng cách hai quang hệ; d vị trí “vật” quang hệ 2; d1 vị trí “ảnh” quang hệ 1) III PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN VỀ QUANG HỆ GHÉP Phương pháp tạo ảnh liên tiếp: Có thể áp dụng cho trường hợp quang hệ ghép sát  l   trường hợp quang hệ ghép cách quãng  l   L L L - Viết sơ đồ tạo ảnh liên tiếp: AB   A1 B1   A2 B2   An Bn n - Áp dụng công thức biết quang hệ công thức liên hệ vị trí “ảnh” quang hệ trước “vật” quang hệ sau - Vị trí ảnh cuối quang hệ cuối  d1   d 2  f1 f2      f1  d1 f  d  d1   d  * Chú ý: k  k1k2     6.2  Phương pháp “quang hệ tương đương”: Thường áp dụng quang hệ ghép sát  l   gương - thấu kính; thấu kính thấu kính… - Coi quang hệ ghép sát tương đương với quang hệ có tiêu cự f - Tiêu cự tương đương số quang hệ thường gặp: + Gương – thấu kính: Hệ tương đương với gương, với: 1   hay D  DG  DTK f fG fTK  6.3 (Gương phẳng: f G   hay DG  ) + Thấu kính – thấu kính: Hệ tương đương với thấu kính 1   hay D  D1  D2 f fTK fTK  6.4  - Áp dụng công thức biết quang hệ * Chú ý: k   d f  d f d  6.5  B NHỮNG CHÚ Ý KHI GIẢI BÀI TẬP VỀ KIẾN THỨC VÀ KĨ NĂNG Phương pháp tương đương thực chất xây dựng từ phương pháp tạo ảnh liên tiếp với l  Do coi phương pháp tương đương trường hợp đặc biệt phương pháp tạo ảnh liên tiếp Khi vẽ đường truyền tia sáng qua quang hệ cần ý: - Đối với gương: Tuân theo định luật phản xạ ánh sáng, với: + Gương phẳng: Dựa vào công thức định luật : i  i + Gương cầu: Dựa vào đường tia đặc biệt tia qua gương cầu - Đối với lưỡng chất phẳng, mặt song song, lăng kính, thấu kính: Tuân theo định luật khúc xạ ánh sáng, với: + Lưỡng chất phẳng, mặt song song, lăng kính: Dựa vào cơng thức định luật: n1 sin i1  n2 sin r1 + Thấu kính: Dựa vào đường tia đặc biệt tia qua thấu kính Quang hệ suốt mạ bạc lớp mạ coi gương phẳng (nếu mặt mạ mặt phẳng) gương cầu (nếu mặt mạ mặt cầu) Đối với thấu kính dày coi gồm hai ba quang hệ ghép: thấu kính - mặt song song (thấu kính phẳng - cong); thấu kính, mặt song song thấu kính (thấu kính cong – cong) VỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI Với dạng tập quang hệ ghép gương phẳng – gương phẳng Phương pháp giải là: - Vận dụng kiến thức: + Đặc điểm tạo ảnh phản xạ liên tiếp: ảnh gương vật gương + Đối với lần phản xạ: Góc phản xạ góc tới: i  i Ảnh vật đối xứng qua gương: d   d + Kết hợp kiến thức hình học để giải - Một số ý: Khi hai gương hợp với góc  số ảnh tạo là: 360  360  360  (khi (  360  chẵn 360   lẻ vật nằm mặt phẳng phân giác hai gương) lẻ vật nằm mặt phẳng phân giác hai gương) Với dạng tập quang hệ ghép gương cầu – gương phẳng; gương cầu – gương cầu Phương pháp giải là: - Vận dụng kiến thức: + Đặc điểm tạo ảnh phản xạ liên tiếp: ảnh gương vật gương + Với lần tạo ảnh, áp dụng công thức tương ứng: Gương phẳng: d   d ; k  Gương cầu: 1 R d   ; f  ; k   , R bán kính gương d d f d Quan hệ: d  l  d1, l khoảng cách hai gương - Một số ý: + Ảnh phụ thuộc vào thứ tự phản xạ (trừ trường hợp điểm sáng ảnh trùng với sau hai lần phản xạ) + Có thể coi gương phẳng gương cầu có tiêu cự : f   Với dạng tập quang hệ ghép lưỡng chất phẳng – gương phẳng; lưỡng chất phẳng – gương cầu Phương pháp giải là: LCP G LCP - Viết sơ đồ tạo ảnh liên tiếp qua hệ: AB   A1 B1   A2 B2   AB + Với lần tạo ảnh, áp dụng công thức tương ứng: + Lưỡng chất phẳng: d d d d   hay  n1 n2 n1 n2 (1: môi trường tới, 2: môi trường khúc xạ) + Gương phẳng, gương cầu: mục - Một số ý: + Bề dày lớp môi trường tạo thành lưỡng chất phẳng tiếp xúc với gương phẳng phải tính vào khoảng cách + Bề dày lớp môi trường tạo thành lưỡng chất phẳng tiếp xúc với gương cầu bỏ qua điều kiện tương điểm gương cầu Với dạng tập quang hệ ghép mặt song song – gương phẳng; mặt song song – gương cầu Phương pháp giải : - Viết sơ đồ tạo ảnh qua hệ: + Nếu vật đặt gương mặt song song: BMSS G BMSS AB   A1B1; AB   A1 B1   A2 B2 + Nếu vật đặt trước mặt song song: BMSS G BMSS AB   A1B1   A2 B2   AB - Với lần tạo ảnh, áp dụng công thức tương ứng:   1 + Bản mặt song song: d  d   e 1   , e bề dày n  + Gương cầu, gương phẳng: mục - Một số ý: Với mặt song song có n  , ảnh dời so với vật theo chiều ánh sáng đoạn  1 e 1   khơng đổi ảnh- vật ln có chất trái  n Với dạng tập quang hệ ghép lăng kính – gương phẳng; lăng kính – lăng kính Phương pháp giải là: - Áp dụng cơng thức tương ứng: + Lăng kính – gương phẳng: Các cơng thức lăng kính gương phẳng cho lần tạo ảnh + Lăng kính – lăng kính: Nếu hai mặt sát mặt tiếp xúc mặt phân cách hai mơi trường lăng kính; áp dụng liên tiếp cơng thức lăng kính - Một số ý: Lăng kính có tráng bạc mặt mặt tráng bạc phản xạ ánh sáng gương phẳng với góc tới Với dạng tập quang hệ ghép thấu kính – gương phẳng; thấu kính- gương cầu Phương pháp giải là: - Viết sơ đồ tạo ảnh liên tiếp: + Nếu vật đặt trước thấu kính: TK G TK AB   A1 B1   A2 B2   AB + Nếu vật đặt thấu kính gương: TK G TK AB   A1B1; AB   A1 B1   AB - Với lần tạo ảnh, áp dụng cơng thức tương ứng: + Thấu kính: d   df d f ;k    d f d f d + Gương phẳng , gương cầu biết + Quan hệ: d  l  d1; l khoảng cách thấu kính gương + Số phóng đại ảnh cuối : k  k1k2 k3 - Một số ý: Cơng thức gương cầu thấu kính hồn tồn giống nhau, quy ước dấu gương cầu lõm giống thấu kính hội tụ; gương cầu lồi giống thấu kính phân kì + Nếu hệ ghép sát ta sử dụng phương pháp tương đương để giải toán Với dạng tập quang hệ ghép thấu kính – lưỡng chất phẳng; thấu kính – mặt song song; thấu kính – lăng kính Phương pháp giải là: - Áp dụng cơng thức tương ứng sau lần tạo ảnh qua thấu kính, lưỡng chất phẳng, mặt song song lăng kính biết - Một số ý: + Ảnh qua lưỡng chất phẳng ln có chất trái với vật + Ảnh qua mặt song song dời theo chiều ánh sáng so với vật đoạn AA  d  d  + Lăng kính có tính tương điểm gần góc chiết quang nhỏ A  10 lúc ảnh vật có chất trái đồng thời tia ló ln bị lệch đáy so với tia tới  n  1 Với dạng tập quang hệ ghép thấu kính- thấu kính Phương pháp giải là: - Trường hợp hệ ghép sát: Có thể sử dụng phương pháp tương đương , với: D  D1  D2 hay k  1   f f1 f d f  d f d - Trường hợp hệ ghép cách quãng: Sử dụng phương pháp tạo ảnh liên tiếp: TK TK + Viết sơ đồ tạo ảnh liên tiếp: AB  A1 B1   A2 B2 + Áp dụng cơng thức thấu kính cơng thức liên hệ biết - Một số ý: + Hệ hai thấu kính ghép sát có diện tích khác tạo hai ảnh phần vành thấu kính đơn phần thấu kính ghép + Hai thấu kính ghép sát, lệch cho ba ảnh hai phần rìa phần C CÁC BÀI TẬP VẬN DỤNG HỆ GƯƠNG PHẲNG – GƯƠNG PHẲNG 6.1 Hai gương phẳng quay mặt phản xạ vào hợp với góc  Tiết diện vng góc với cạnh chung tam giác cân AOB Điểm sáng S đặt trung điểm AB Xác định  để tia sáng S phản xạ lần khỏi tam giác AOB Bài giải Vì tính đối xứng nên xét phản xạ tia tới mặt OA ta thấy: - Nếu điểm tới nằm từ A đến J tia sáng phản xạ lần khỏi tam giác AOB - Nếu điểm tới nằm từ J đến O để tia sáng phản xạ lần khỏi tam giác AOB tia tới SO (ứng với góc tới lớn nhất) phải cho tia phản xạ là OB Lúc đó: Theo định luật phản xạ ánh sáng: i  i   1 Tam giác SOB cho: Mặt khác:        90 (góc có cạnh tương ứng vng góc) (3) Từ (1),(2) (3) suy ra:   120 Vậy: Để tia sáng từ S phản xạ lần khỏi tam giác AOB   120 6.2 Hai gương phẳng có mặt phản xạ quay vào hợp với góc   60 Điểm sang A đặt bên góc  , hai gương a) Định số ảnh A tạo hai gương Các ảnh có vị trí sao? b) Suy rộng câu hỏi a cho ước số 360 Bài giải a) Số ảnh tạo hai gương - Vì A tất ảnh đối xứng qua gương nên chúng cách O, chúng nằm đường trịn tâm O, bán kính OA - Sơ đồ tạo ảnh: M M M M A   A1   A2   A3   M M M M A   A1   A2   A3     2 - Ta có:  A1OA1  2MOM  A2OA2   A2OA1   A1OA1   A1OA2    Mà A 2OA1  s® A A1  s® A A          A 1OA  s® A A1  s® A A1       A2OA2    2       4  A3OA3   A3OA2   A2OA2   A2OA3      mà A 3OA  s® A A  s® A A1             A 2OA  s® A A  s® A1A    A3OA3       4    6  360  A3  A3 - Mặt khác, theo sơ đồ ta có: A3 sau M , A3 sau M  mà hai ảnh trùng nên chúng sau hai gương nên hai ảnh cuối Vậy: Có tất ảnh: A1 , A2 , A1, A2 A3  A3 360   b) Suy rộng câu hỏi a cho ước số 360     n   - Sơ đồ tạo ảnh: M M M M A   A1   A2   A3   Ak M M M M A   A1   A2   A3   Ak - Ta có:  A1OA1  2 ;  A2OA2  4 ; ;  Ak OAk  2k  360  Ak  Ak , n  2k Vậy: Hệ gương cho  2k  1   n  1 ảnh, với n  360  : nguyên 6.3 Hai gương phẳng  M  ,  M   làm với góc   59 , có mặt phẳng phản xạ hướng vào Một vật nhỏ hình cầu nửa đen nửa trắng đặt điểm A góc tạo hai gương a) Hệ hai gương cho ảnh vật? Vẽ, xác định vị trí ảnh Để hai ảnh cuối trùng nhau, phải thay đổi góc  nào? b) Một chùm tia sáng song song, hẹp rọi vào (M), phản xạ (M)  M   ló ngồi Vẽ chùm tia tính góc lệch  Bài giải a) Vẽ ảnh qua hệ - Số ảnh qua hệ: Ta có: 360   360  6,1 59  số ảnh n  - Để hai ảnh cuối trùng 360  phải nguyên    60 Do phải tăng góc  thêm 1 b) Vẽ chùm tia phản xạ tính góc lệch  - Xét tam giác IJA, ta có:    i2  i2    i1  i1    i2  i1  1 - Xét tam giác BIJ, ta có:   i2  i1  i2  i1  2 - Từ (1) (2) suy ra:   2 Vậy: Góc lệch tia tới tia ló   2 6.4 Hai gưỡng phẳng AB CD, độ dài l  89cm , đặt đối diện cho mặt phẳng phản xạ hướng vào nhau, song song cách khoảng l  10cm Một điểm sáng S cách hai gương, ngang với hai mép A C a) Mắt người quan sát đặt điểm O cách hai gương cách S khoảng SO  1m trông thấy ảnh điểm S Số ảnh thay đổi ta thay đổi khoảng cách a hai gương? b) Vẽ đường tia sáng từ S tới O trường hợp sau đây: - Tia sáng phản xạ gương lần - Tia sáng phản xạ gương AB hai lần CD lần Bài giải a) Số ảnh mắt O quan sát - Sơ đồ tạo ảnh: AB CD AB S   S1   S 2   S3 S k CD AB CD S   S1   S   S3 S k - Để mắt đặt O nhìn thấy ảnh Sk tia phản xạ từ Sk phải qua O cắt gương I Do đó: AI  AB  AI  l 1 - Trên hình vẽ, ta có: SA  a  AS1  SS1  SA  AS1  SS1  a AS1  AS  SS1   SS  a 3a a  2 a 3a   2a; SS3  3a; ; SS k  ka 2 - Xét tam giác đồng dạng Sk AI Sk SO , ta có: AI S k A   SO S k S a  2k   AI  2k  SO ka 2k 2k ka  - Từ (1) (2) suy ra:  2k  SO  l 2k 2  3 2k  100  89  k  2k Vậy: + Qua gương ta trông thấy ảnh nên qua hai gương ta trông thấy ảnh + Từ (3) ta thấy k không phụ thuộc a nên thay đổi a số ảnh trông thấy không thay đổi b) Đường tia sáng từ S tới O - Trường hợp tia sáng phản xạ gương lần (Hình 1) - Trường hợp tia sáng phản xạ gương AB hai lần CD lần (Hình 2) HỆ GƯƠNG PHẲNG – GƯƠNG CẦU, GƯƠNG CẦU – GƯƠNG CẦU 6.5 Gương cầu lồi (G) có f  20cm Đối diện với (G) vng góc với trục chính, đặt gương phẳng (M) cách (G) 60cm Vật AB phẳng, nhỏ vng góc với trục đặt khoảng hai gương, cách (G) 30 cm Xác định tính chất, vị trí, độ phóng đại ảnh vẽ ảnh vật sau hai lần phản xạ liên tiếp hai gương theo thứ tự: a) (G) (M) b) (M) (G) Bài giải a) Trường hợp phản xạ (G) trước đến (M): Gọi d1 , d1 khoảng cách từ AB, A1B1 đến  G  ; d , d 2 khoảng cách từ A1 B1 , A2 B2 đến (M) G M - Sơ đồ tạo ảnh sau: AB   A1 B1   A2 B2 - Xét tạo ảnh liên tiếp, ta có: Với AB : d1  30cm Với A1B1 : d1  k1   30  20  d1 f   12cm d1  f 30   20   12   0, d1  d1 30 ... 240d1  360 d  5 760  10d1d  192d1  312d  5 760   15d 22  60 0d  5 760   d 21  24cm ( nhận); d 22  16cm (loại) d1  1,5.24  36cm - Suy ra: d1  36. 24 24. 16  72cm; d 2   48cm 36 ... f2 160 d f2 16  ; k2   d  f d  16 f  d 16  d  2 - Để ảnh hai bóng đèn chồng khít lên thì: k1  k2  24 16  24  d1 16  d d1  d 2  l  120   3 24d1 16d   120 d1  24 d  16 ...  60   30   90cm d 2  k2   90  20  d2 f    16, 36cm d  f 90   20    16, 36   0,182 d 2  d2 90  k  k1.k  1.0,182  0,182 Vậy: ảnh cuối A2 B2 ảnh ảo, cách (G) 16, 36